Massenspeicher und Netzstruktur

Perspektiven für eine Stromversorgung Deutschlands aus 100% regenerativen Energiequellen

Diploma Thesis , 2013 , 83 Pages , Grade: 2,0

Engineering - Power Engineering

Eine Vollversorgung mit 100% EE wird nur durch einen strukturellen Wandel des Energiesystems vollzogen werden können. Die Herausforderung besteht darin, den Elektrizitäts-, Wärme- und Transportsektor in Zukunft gemeinsam zu betrachten und Synergien zu nutzen. Die hauptsächliche Energiebereitstellung wird dabei durch PVA und WEA erfolgen. Der in nahezu allen grundlegenden Studien zur Energietransformation prognostizierte massive Ausbau von WEA offshore wird in dieser Arbeit nicht befürwortet. Eine regenerative Energieversorgung ist eine dezentrale Energieversorgung.
Die Volatilität der Strombereitstellung erfordert ein schnelles Reagieren des Kraftwerkparks, sowohl zur Begegnung der negativen wie auch der positiven Regelleistung. Konventionelle Großkraftwerke jeder Art sind daher für die zukünftige Versorgungsstruktur ungeeignet. Es müssen geeignete Kurzzeit- wie auch Langzeitspeicher für den Regelbedarf bereitgestellt werden. Insbesondere bei der PV sind zusätzliche Systemleistungen erforderlich. Durch eine bedarfsgerechte Verteilung der EE-Anlagen in Deutschland auch im Hinblick auf WEA oder PV werden Ausgleichseffekte erzielt. Diese dienen dem Lastausgleich. Der Grad der Ausgleichseffekte ist daher abhängig vom Grad der Dezentralisierung. DSM ist ein wichtiger Bestandteil der zukünftigen Netzstruktur und Regelglied für den Lastausgleich.
Die skizzierten Mengengerüste stellen nur mögliche Entwicklungsergebnisse des Energiesektors dar und sollen als eine Lösungsoption von vielen gesehen werden. Der daraus resultierende Speicherbedarf ist eine entsprechende Option. Eine Erhöhung der Speicherkapazität zieht eine Reduzierung der Erzeugungsreserve nach sich und umgekehrt. Unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten ist eine Erhöhung der Kapazität der EE-Anlagen mit zeitweiser Überproduktion in Kombination mit Speichersättigung die zur Abregelung von EE-Anlagen führt gegeben. Die Möglichkeiten zu dem Ziel der 100% EE-Versorgung sind sehr flexibel. Es ist genügend technologische Vielfalt und Potenzial geboten um ausfallende Anteile bestimmter Technologien durch andere Technologien wieder abzufangen.

Inhaltsverzeichnis

• Einleitung und Zielsetzung
• Schwerpunkt der Arbeit und Fragestellung
• Methodik
• Grundlagen
• Ausgewählte Speichersysteme
• EE-Gas-Speichersysteme
• Physikalisch-technische Grundlage
• Potenzial
• Pumpspeicherkraftwerke
• Physikalisch-technische Grundlagen
• Potenzial
• Druckluftspeicherkraftwerk
• Physikalisch-technische Grundlage
• Potenzial
• Vergleich
• Ausgewählte Erneuerbare Energien
• Solarenergie
• Windenergie
• Wasserkraft
• Biomasse zur Stromerzeugung
• Tiefe Geothermie
• Lastmanagement
• Intelligentes Stromnetz (Smart Grid)
• Netztransformation
• Szenarien
• Stündlicher Strombedarf
• Täglicher Strombedarf
• Jährlicher Strom- und Energiebedarf und dessen Deckung
• Wirtschaftliche Aspekte
• Zusammenfassung
• Literaturverzeichnis

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Die vorliegende Diplomarbeit befasst sich mit der Potenzialanalyse von Massenspeichern und Netzstrukturen im Kontext einer zukünftigen Stromversorgung Deutschlands aus 100% regenerativen Energiequellen. Die Arbeit analysiert die Einsatzmöglichkeiten verschiedener Speichertechnologien im Zusammenspiel mit erneuerbaren Energiequellen, um den Lastausgleich und die Netzstabilität zu gewährleisten.

• Analyse des Potenzials von Massenspeichern für den Lastausgleich und die Netzstabilität
• Bewertung der wichtigsten erneuerbaren Energiequellen und deren Integration in das Stromnetz
• Entwicklung von Szenarien für eine 100% EE-Versorgung Deutschlands
• Untersuchung der ökonomischen und ökologischen Aspekte einer EE-basierten Stromversorgung
• Bewertung des Einflusses von Lastmanagement und Smart Grid-Technologien auf die Netzstruktur

Zusammenfassung der Kapitel

Die Arbeit beginnt mit einer Einführung in die Thematik der 100% EE-Versorgung und erläutert die Herausforderungen, die mit der Volatilität der erneuerbaren Energiequellen verbunden sind. Im zweiten Kapitel werden verschiedene Speichersysteme vorgestellt, darunter EE-Gas-Speichersysteme, Pumpspeicherkraftwerke und Druckluftspeicher. Die Kapitel analysieren die physikalisch-technischen Grundlagen, das Potenzial und die Einsatzmöglichkeiten der einzelnen Speichertechnologien.

Kapitel 2.2 beleuchtet die wichtigsten erneuerbaren Energiequellen, wie Solarenergie, Windenergie, Wasserkraft, Biomasse und Geothermie. Es werden deren Potenziale, Einschränkungen und Integration in das Stromnetz diskutiert. Kapitel 2.3 widmet sich dem Lastmanagement und der Netztransformation, wobei die Bedeutung von Smart Grid-Technologien und dezentralen Energieversorgungskonzepten hervorgehoben werden.

Kapitel 3 präsentiert verschiedene Szenarien für eine 100% EE-Versorgung Deutschlands, die den stündlichen, täglichen und jährlichen Strombedarf berücksichtigen. Die Szenarien analysieren den Lastausgleich und den notwendigen Speicherbedarf. Kapitel 4 befasst sich mit den wirtschaftlichen Aspekten einer EE-basierten Stromversorgung, wobei die Investitionskosten, Betriebskosten und die Gesamtentwicklung der Differenzkosten im Vergleich zu fossilen Energieträgern betrachtet werden.

Schlüsselwörter

Die Schlüsselwörter und Schwerpunktthemen des Textes umfassen die Vollversorgung mit erneuerbaren Energien (EE), Massenspeicher, Netzstruktur, Lastausgleich, Smart Grid, Dezentrale Energieversorgung, Pumpspeicherkraftwerke, EE-Gas-Speichersysteme, Windenergie, Solarenergie, Wasserstoff, Methan, Stromgestehungskosten, Wirtschaftlichkeit, ökologische und ökonomische Aspekte. Der Text analysiert die Möglichkeiten und Herausforderungen einer 100% EE-Versorgung Deutschlands, wobei ein besonderer Fokus auf die Rolle von Speichertechnologien und Netzstrukturen gelegt wird.

• College: University of Applied Sciences Zwickau (Fakultät Physikalische Technik/Informatik)
• Grade: 2,0
• Author: Birgit Knoblauch (Author)
• Publication Year: 2013
• Pages: 83
• Catalog Number: V232633
• ISBN (eBook): 9783656487036
• ISBN (Book): 9783656494003
• Language: German
• Tags: massenspeicher, netzstruktur, perspektiven, stromversorgung, deutschlands, energiequellen